Processi di fusione di anime per componenti di valvole ad alte prestazioni
La produzione di componenti per valvole richiede un'elevata integrità strutturale per resistere alla pressione, alle fluttuazioni di temperatura e ai mezzi corrosivi. La fusione a cera persa, spesso definita fusione a cera persa, è il metodo preferito per corpi valvola e componenti interni complessi. Questo processo consente geometrie complesse e sezioni a pareti sottili difficili da ottenere con la tradizionale fusione in sabbia. Utilizzando stampi in ceramica, i produttori possono ottenere una finitura superficiale superiore, che riduce significativamente la necessità di estese lavorazioni secondarie sulle superfici di tenuta della valvola.
La fusione in sabbia rimane un punto fermo per i componenti di valvole più grandi, come i corpi delle valvole a saracinesca e i dischi delle valvole a farfalla di grande diametro. Sebbene offra una precisione inferiore rispetto alla fusione a cera persa, le moderne tecniche di sabbia resinosa hanno migliorato la precisione dimensionale. Per la produzione in grandi volumi di parti di valvole più piccole e non ferrose, come sedi in ottone o alluminio, viene spesso utilizzata la pressofusione grazie ai tempi di ciclo rapidi e all'eccellente ripetibilità. La scelta del metodo di fusione corretto rappresenta un equilibrio tra la complessità del design della valvola, le proprietà del materiale richieste e il volume di produzione totale.
Selezione critica dei materiali per getti di valvole industriali
La selezione della lega appropriata è il passaggio più critico per garantire la longevità di una valvola. Diversi ambienti industriali richiedono proprietà metallurgiche specifiche per prevenire guasti prematuri. La tabella seguente riassume i materiali comuni utilizzati nella fusione dei componenti della valvola e le loro applicazioni principali:
| Tipo materiale | Grado comune | Caratteristica chiave |
| Acciaio al carbonio | WCB, WCC | Alta resistenza; conveniente per un uso non corrosivo. |
| Acciaio inossidabile | CF8, CF8M (316) | Eccellente resistenza alla corrosione; utilizzato nei processi chimici. |
| Acciaio duplex | 4A, 5A, 6A | Resistenza superiore alla vaiolatura per applicazioni marine e offshore. |
| Acciaio legato | WC6, WC9 | Stabilità alle alte temperature per le linee del vapore delle centrali elettriche. |
Sfide tecniche e prevenzione dei difetti nella fusione di valvole
Controllo della porosità e del ritiro
Difetti interni come la porosità del gas e le cavità da ritiro sono le cause principali delle perdite delle valvole sotto pressione. Per mitigare questi rischi, gli ingegneri utilizzano sofisticati software di simulazione della fusione per progettare sistemi di colata e montanti ottimali. Un'adeguata ventilazione dello stampo garantisce che i gas possano fuoriuscire quando il metallo fuso entra nella cavità. Inoltre, il controllo della velocità di raffreddamento è essenziale per prevenire sollecitazioni interne che potrebbero portare a lacerazioni a caldo o fessurazioni nelle sezioni della valvola a pareti spesse.
Tolleranze di lavorazione di precisione
Mentre la fusione produce la forma quasi netta, le aree critiche come la sede della valvola, il foro dello stelo e le facce della flangia richiedono una lavorazione ad alta precisione. Il successo della fusione della valvola richiede un "sovrametallo di lavorazione" strategico: materiale extra rimasto sulla fusione da rimuovere in seguito. Se il margine è troppo piccolo, la superficie fusa potrebbe non essere pulita; se è troppo grande aumenta l'usura e gli scarti dell'utensile. La moderna integrazione CNC consente una transizione senza soluzione di continuità dal componente fuso alla parte finita e ad alta tolleranza.
Garanzia di qualità e controlli non distruttivi (NDT)
Poiché le valvole sono apparecchiature contenenti pressione, il controllo di qualità è regolato da rigorosi standard internazionali come ASME B16.34. Gli impianti di fusione devono implementare rigorosi protocolli di test per garantire la sicurezza del prodotto finale. I seguenti metodi NDT sono standard nel settore:
- Test radiografico (RT): utilizza i raggi X per rilevare inclusioni interne, crepe o vuoti all'interno del corpo della valvola.
- Ispezione con particelle magnetiche (MPI): efficace per identificare discontinuità superficiali e vicine alla superficie nei materiali ferromagnetici.
- Ispezione con liquidi penetranti (DPI): un modo economico per rivelare crepe superficiali su getti di acciaio inossidabile non magnetici.
- Test idrostatico: sebbene tecnicamente sia un test di assemblaggio della valvola, convalida la capacità del pezzo fuso di mantenere la pressione senza trafilamenti o rotture.
- Test a ultrasuoni (UT): utilizza onde sonore ad alta frequenza per misurare lo spessore delle pareti e rilevare difetti interni profondi.
Ottimizzazione della catena di fornitura per i componenti di fusione di valvole
Acquisto di alta qualità componenti della valvola di colata richiede una profonda collaborazione tra la fonderia e il produttore di valvole. È essenziale fornire alla fonderia modelli 3D dettagliati e specifiche chiare riguardo alla composizione chimica e alle proprietà meccaniche. Molte fonderie moderne ora offrono servizi "one-stop", tra cui trattamento termico, lavorazione di sgrossatura e rivestimento superficiale (come ENP o verniciatura), che semplifica la sequenza temporale di produzione e garantisce un migliore controllo di qualità durante l'intero ciclo di vita della produzione.
